浅谈600MW机组汽轮机胀差控制

浅谈600MW机组汽轮机胀差控制

于心为

(霍林河坑口发电有限责任公司内蒙通辽029200)

摘要：本文分析了600MW机组汽轮机在启动过程中，汽轮机胀差控制的重要性、变化规律、转子和静子膨胀的相互关系以及采取的最有效的控制胀差的技术措施。提高了机组启动的安全性，对于其它汽轮机具有一定的参考价值。

关键词：机组；启动；汽轮机；胀差；控制

一设备概述

通辽霍林河坑口发电有限责任公司一期2×600MW汽轮发电机组，汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造，型号为NZK600-16.7/538/538-2型，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。汽轮机采用高中压缸合缸结构，两个低压缸均为双流反向布置。

二汽轮机在启动时控制相对胀差的重要意义

汽轮机在启动时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准膨胀或收缩。相对来说，汽缸的质量大而接触蒸汽面积小,转子质量小而接触蒸汽面积大,而且由于转子转动时，蒸汽对转子的放热系数比对汽缸的要大，因此转子随蒸汽温度的变化膨胀或收缩的速度要快。因此在开始加热时，转子膨胀的数值大于汽缸，汽缸与转子间发生的热膨胀差值称为汽轮机相对胀差。若转子轴向膨胀值大于汽缸，则称为正胀差；反之称为负胀差。在稳定工况下汽缸和转子的温度趋于稳定值，相对胀差也趋于一个定值。机组启动时，由于转子和汽缸温度变化的速度不同，就会产生较大的胀差，即汽轮机动静部分相对轴向间隙发生了较大变化。

三汽轮机汽缸和转子的热膨胀系统

要想将汽轮机胀差控制在合理的范围内，现场运行值班人员必须全面掌握机组的转子、静子的“死点”和部分膨胀的相互关系，从而才能确定胀差的危险工况并合理的控制胀差在规定范围内。我厂机组推力轴承位于前轴承箱内，采用倾斜平面式双推力盘结构。从调速器端向发电机端依次为#1轴承箱、高中压缸、#2轴承箱、№1低压缸、#3轴承箱、№2低压缸、#4轴承箱。机组设3个绝对死点，分别在#2轴承箱、№1和№2低压缸中部。#2轴承箱、№1和№2低压缸分别由预埋在基础中的两块横向定位键和两块轴向定位键限制其中心移动，形成机组的绝对死点。#3、4轴承箱分别由两块横向定位键和两块轴向定位键定位，形成本身的死点，此两个轴承箱在轴系膨胀（或收缩）时保持自身的死点不动。根据直接空冷机组的运行特点，低压缸和轴承箱分别落地，以避免排汽温度的变化使轴承标高受到影响，以保证轴承的稳定性。同时低压缸端汽封以3个支撑臂固定在轴承箱上，并具有水平及横向键以确定汽封体的中心，这样端汽封能与转子具有良好地同心性，避免动静碰磨，保持合理间隙。汽封体与低压缸之间设有膨胀节，在保证背压前提下，能吸收低压缸膨胀引起的位移。

转子之间都是采用法兰式刚性联轴器联接，形成了轴系。轴系轴向位置是靠机组高中压转子前端的接长轴上的推力盘来定位的。推力盘包围在推力轴承中，由此构成了机组动、静之间的死点。当机组静子部件在膨胀与收缩时，推力轴承所在的#1轴承箱也相应地轴向移动，因而推力轴承或者说轴系的定位点也随之移动，因此，称机组动、静之间的死点为机组的“相对死点”，也就是机组通过它来实现维持胀差在合理范围。

四汽轮机启动时胀差的变化规律

机组启动前，要投入汽轮机轴封供汽，并抽真空。此时汽轮机胀差总体表现为正胀差。本机组由于高、中压转子无中心孔，所以对汽轮机胀差要进行严密监视和控制。从汽机挂闸、冲转到3000rpm定速期间，汽缸和转子温度均要发生变化。由于转子加热快，汽缸的正胀差呈上升趋势。但这一阶段蒸汽流量小，高压缸主要是调节级做功，金属的加热也主要在该级范围内，因此只要进汽温度无剧烈变化，相对胀差上升就是均匀的；低压缸胀差的变化还要受鼓风摩擦热量、离心力等因素的影响。当机组并网接带负荷后，由于蒸汽温度的进一步提高，通过汽轮机蒸汽流量的增加，蒸汽与汽缸、转子的热交换加剧，正胀差增加的幅度增大，当汽轮机进入准稳态区域时，正胀差达到最大。机组热态启动时，由于转子、汽缸的金属温度高，若冲转时蒸汽温度偏低，则蒸汽进入汽轮机后对转子和汽缸起冷却作用，就会出现负胀差，尤其对于极热态启动，几乎不可避免地会出现负胀差。

五控制汽轮机胀差采取的合理、有效措施

（1）、合理、严格控制蒸汽温升速度和流量变化速度，这是控制汽轮机胀差的最有效方法。因为产生胀差的根本原因是汽缸与转子存在温差，蒸汽的温升或流量变化速度大，转子与汽缸温差也大，引起胀差也大。因此，在汽轮机启动过程中，控制蒸汽温度和流量变化速度，就可以达到控制胀差的目的。机组冷态启动，冲转参数为：主汽压力5.0～5.9MPa，高压主汽门前汽温340℃。再热汽压力0.5～1.0MPa，中压主汽门前汽温300℃。主、再热汽温度有56℃以上的过热度。转速升至2000转，进行中速暖机。中速暖机非常重要。在此期间，在保持当前主汽压力不变的情况下,温升率不大于55℃/h，主汽温度允许升至380℃，最高不大于430℃，再热汽温度允许升至335℃。中速暖机时间不得少于150min；中速暖机期间，为保证暖机充分，锅炉注意保持主、再热蒸汽参数稳定，高压主汽门、中压调速汽门开度不小于7%，否则通过调整高低旁开度或保持主汽压力在5MPa～5.9MPa；中速暖机结束后，高中缸总胀应达到5.0mm以上，否则延长暖机时间；机组并网后立即带5%（30MW）负荷进行初负荷暖机，时间为30分钟。

机组热态启动时，要合理选择冲转参数，保证蒸汽温度有56℃以上的过热度，调节级蒸汽和调节级金属温差在+110～-56℃、高中压缸上下缸温差小于42℃。升速或加负荷过程中汽缸金属温度不应上升或下降过快，如果胀差负值增加过快，应提高汽温或增加负荷。尽力减小对汽缸、转子的冷却，以合理控制汽机胀差的增长幅度，保证汽轮机动、静部分的轴向间隙合适，以确保汽轮机设备的安全运行。

（2）、由于轴封供汽直接与汽轮机大轴接触，故其温度变化直接影响转子的伸缩。热态启动时，如果高、中压轴封供汽温度较低，就会造成前轴封段大轴的急剧冷却收缩，当收缩量大时，将导致动静部分摩擦。所以根据汽轮机汽缸金属温度，选择合适的轴封供汽。适时投用不同温度的轴封供汽温度，可以控制汽轮机胀差。汽封供汽必须具有不小于14℃的过热度，低压轴封蒸汽温度整定值为150℃，正常维持在121～177℃，任何时候≮120℃。冷态启动，高温轴封蒸汽温度控制在150～200℃，任何时候≮150℃。温态启动，高温轴封蒸汽温度控制在200～300℃，轴封蒸汽温度与调端高压缸金属温度差≯85℃。热态启动，高温轴封蒸汽温度控制在300～400℃，轴封蒸汽温度与调端高压缸金属温度差≯85℃。热态启动必须应先送轴封后抽真空。根据缸温决定轴封汽源，原则上控制轴封蒸汽和转子表面的温差小于±110℃。

（3）、在汽轮机冲转、升速和初负荷暖机期间，适当降低机组真空，保持背压在20-25Kpa左右，保证合适的汽轮机进汽流量，对暖机十分有利。若蒸汽流量过小，则暖机效果变差，不利于汽缸的加热膨胀。

（4）、保证汽轮机本体部分疏水畅通。在锅炉点火前，全面检查汽机侧所有疏水门保持在全开状态，以保证疏水畅通。若汽缸疏水不畅则会造成下缸温度偏低，导致上/下缸温差变大，就会影响到汽缸的均匀膨胀，并容易引起汽缸变形。实际操作证明，若高、中压缸轴封疏水不良，极易造成下缸温度偏低。因此，必须尽力保证汽缸上/下缸温差在最小值，以保证汽轮机胀差的均匀上升。

六、结束语

随着运行值班人员对汽轮机结构更加深入的了解，不断的积极摸索、研究汽轮机启动过程中胀差的变化规律，一定会总结出了机组启动过程中控制汽轮机胀差的最有效的方法和措施，从而保证了每次机组启动均能较好的将汽轮机胀差控制在合理范围内，确保了机组更加安全、顺利的启动。